[實用新型]基于單點激光連續平面掃描測振的模態測試系統

有效

• 申請號: 201320097479.6
• 申請日: 2013-03-04
• 公開（公告）號: CN203069261U
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 伍濟鋼;李學軍;覃斌;王廣斌;韓清凱;楊曾增;李曜洲
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所 43108
• 代理人: 顏昌偉

技術領域

本實用新型涉及一種基于單點激光連續平面掃描測振的模態測試系統。

背景技術

作為振動工程理論的一個重要分支，模態分析是研究物理參數模型、模態參數模型和非參數模型之間的關系，并通過一定手段確定這些系統模型的理論及其應用的一門學科。模態分析為各種產品的結構設計和性能評估提供了一個強有力的工具，其可靠的實驗結果往往作為產品性能評估的有效標準。通過實驗及數據處理來識別實際結構的動力學模型，是近三十多年來結構動力特性研究方面的一個重要發展。

振動響應是進行實驗模態分析的前提，對于振動的測試按測試方式可分為兩種：接觸式和非接觸式。接觸式測試方法需要把振動傳感器附著于待測物體表面，這樣往往會破壞被測物體原有的振動狀態，影響測試精度，并且在許多場合無法使用，如揚聲器膜片的振動、生物細胞的抖動以及旋轉光盤的跳動等測試，因此應用范圍受到了極大的限制。而非接觸測試方法無需擔心此問題，同時現代測試計量技術的高精度、高效率、無損傷等要求，也決定了測試計量技術向著非接觸測量方向發展。多普勒激光測振技術具有非接觸、精度高等特點，現越來越多地被用于各種振動測試中。

使用多普勒激光測振技術進行模態測試常用的方法是在待測物體上標記一系列的測點，然后逐步測量這些點的振動情況，再經過大量的信號分析處理來得到待測物體的固有頻率和振動形狀。但由于待測物體上每個點都有各自精確的位置和不同的振動情況，這樣就必須迫使用戶必須仔細選擇和布置測點，并投入大量的時間在實驗的測量中和最終數據處理上，這樣勢必給實驗工作帶來諸多的不便。而實驗研究發展方向是在更短的時間從實驗中提供一組更完整的數據,以提高在模型更新過程中的整體效率和可靠性。

實用新型內容

為克服現有技術中存在的缺陷，本實用型新提供一種非接觸、精度高、速度快的基于單點激光連續平面掃描測振的模態測試系統。

本實用新型解決上述技術問題的技術方案是：包括三軸滑動平臺及其控制裝置、激光頭、采集模塊、激振器、功率放大器、振動控制儀和分析處理模塊；所述振動控制儀產生激振信號，功率放大器將振動控制儀輸出的信號進行放大，再將信號傳遞給激振器，激振器帶動被測量物體振動；所述激光頭固定在三軸滑動平臺上，激光頭內設有激光發射器和激光接收器；采集模塊對激光頭接收到的信號進行采集，再送到分析處理模塊；分析處理模塊對采集的數據進行處理，得出相應固有頻率下的模態振型。

本實用新型的有益效果是：本實用新型對振動物體進行全視野振動的測量，得到的數據更為完整，進而得到更為可靠的振動體模態振型。本實用新型可在極短的時間里進行測量，速度快。并且，本實用新型是非接觸型對對振動體進行測量，測量精度高、誤差小，不需要對數據進行大規模處理，使用方便。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構圖。

圖2為振動數據處理的工作流程圖。

圖3為薄壁梁的掃描路徑示意圖。

圖4為掃頻實驗中激振系統的驅動電壓。

圖5為14.4HZ的定頻分析下薄壁梁的模態振型。

圖6為91.5HZ的定頻分析下薄壁梁的模態振型。

圖7為256.4HZ的定頻分析下薄壁梁的模態振型。

圖8為507.1HZ的定頻分析下薄壁梁的模態振型。

具體實施方式

以下結合具體實施例，對本實用新型進行詳細說明。

本實用新型利用激振器對被測量的工件做掃頻分析，找出它的固有頻率，在相應的固有頻率下使用激光連續恒速平面掃描測振的方法測得工件的振動情況，再使用分析處理模塊對振動數據進行處理，進而求出相應固有頻率下的模態振型。

參見圖1，本實用新型包括三軸滑動平臺及其控制裝置、激光頭、采集模塊、激振器、功率放大器、振動控制儀和分析處理模塊。

所述激光頭固定在三軸滑動平臺上；當三軸滑動平臺運動時即帶動激光頭做相應的運動，根據實際的需要在不同的固有頻率下設定不同的移動速度。通過X、Y、Z三維移動臺和平臺控制單點激光測振儀的位置及角度轉動，實現連續恒速平面掃描功能。所述激光頭上設置有激光發射器和激光接收器，采集模塊對激光頭接收到的信號進行采集。

所述激振器包括固定于被測物體的激振頭；所述功率放大器接受振動控制儀發出的信號，進行放大后再將信號傳遞給激振頭，帶動被測量物體振動。

所述的分析處理模塊對采集模塊采集到的數據進行處理，得出相應固有頻率下的模態振型，其工作流程如圖2所示。